双管钻机夹持卸扣装置的有限元分析及优化.pdf

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1、第43卷第12期探矿工程(岩土钻掘工程)Vo1．43No．122016年12月ExplorationEngineering(Rock＆SoilDriftingandTunneling)Dec．2016：68—71．77双管钻机夹持卸扣装置的有限元分析及优化韩潇，李旭涛，石浩(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)摘要：夹持卸扣装置是双管钻机的重要组成部分，主要用于夹持孔内钻具，配合回转器实现机械拧卸钻杆的功能，其性能的好坏将直接影响整机的性能、钻进效率以及钻孔质量等。为验证设计结构的功能和质量，缩短研发周期，提出应用ABAQUS软件

2、对夹持卸扣装置进行有限元分析和优化。结果表明优化后的结构满足安全系数的要求，为夹持卸扣装置的结构设计和优化提供了借鉴，同时为双管钻机的整体可靠性提供了保障。关键词：双管钻机；夹持卸扣装置；有限元分析；ABAQUS中图分类号：P634．31；TD421文献标识码：A文章编号：1672—7428(2016)12—0068一o4FiniteElementAnalysisandOptimizationofClampingandUnclampingDeviceontheDouble-tubeDrillingRig／HANXiao，LIXu—tao，SHIHa

3、o(Xi’anResearchInstitute，ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupCow，Xi’anShaanxi710011，China)Abstract：Clampingandunclampingdeviceisoneofthemostimportantcompositionpartsondouble—tubedriftingrig．Itismainlyusedfordrillpipeclampingandunclampingcombinedwiththerotarymechanism，thestan

4、dorfallofitsperform—ancewilldirectlyaffecttheperformanceofthewholemachine，drillingeficiencyandquality．ABAQUSsoftwarehasbeenusedforthefiniteelementanalysisandoptimizationofclampingandunclampingdeviceinordertosho~enthedevelopmentcycleandensurethefunctionandqualityofthedesign．The

5、resultsshowthattheoptimizedstructurecouldmeetthede—mandsofsafetyfactor，andcouldprovidetheguaranteetothereliabilityoftheclampingandunclampingdeviceandthein—tegralperformancesofthedouble—tubedril1．Keywords：double—tubedrill；clampingandunclampingdevice；finiteelementanalysis；ABAQUS

6、0引言时，与回转器和给进机构配合实现机械拧卸钻杆的我国虽是一个以煤为主的能源消费大国，但由于功能I4J。随着施工深度的提高，辅助装卸钻杆强地质运动时期众多大陆地块的多次碰撞和俯冲，导致度增大，夹持卸扣装置性能的好坏将直接影响整机煤田地质构造复杂，钻遇煤层赋存条件多变。目前我钻进效率及钻孔质量等J。为保证设计的可靠国除抚顺矿区外，大多数煤层透气性差，属于松软煤性，笔者从力学的角度出发，利用功能强大的有限元层。为解决在松软煤层中施工困难、成孔率低、成孔分析软件ABAQUS，对关键部件进行静力学分析，以深度浅等问题，近年来业界研发出了一套中风压空气强化结

7、构性能，提高产品质量，减少研发成本。套管钻进技术。该技术具有对孔壁冲刷小、携带岩粉能力强等特点，可以有效降低成孔难度、减少孔内事1夹持器的有限元分析故。我单位配套该技术研发的双管钻机既可由动力ABAQUS执行一个分析任务要经过3个步骤：头带动钻杆和套管同时钻进，又可根据工况单独钻前处理、求解、后处理。在前处理阶段需要根据实际进，从根本上解决了孔壁坍塌造成套管下不到底的问工程问题对简化后的物理模型进行材料特性、装配、题，进一步适应了大直径长钻孔的发展趋势。接触关系、边界条件和载荷、分析步、网格种子这7夹持卸扣装置是双管钻机的重要组成部分，主个功能模块

8、的定义；求解是对已知条件通过制定的要由辅助夹持器、孔口扶正器、夹持器、卸扣器4部法则进行分析计算；后处理可以将分析结果以多